Telescopi e coordinate celesti

Certamente qualche lettore si sarà chiesto quale possa essere l’impiego pratico delle coordinate celesti per chi osserva il cielo. Cercherò quindi di parlarne facendo riferimento, in particolare, all’impiego del telescopio.

Che cos’è il telescopio

Il telescopio è lo strumento più importante per l’astronomo, strumento imprescindibile per chi voglia dedicarsi allo studio del cielo e dei fenomeni celesti.

L’occhio umano, infatti, ha delle capacità visive limitate, che non gli permettono di vedere oggetti poco luminosi o di risolvere oggetti troppo lontani. Il telescopio aiuta quindi l’astronomo a “vedere” più lontano. Ne ha ben compreso il grande vantaggio Galileo Galilei quando, nel lontano 1609, per primo lo rivolse verso il cielo, scoprendo i satelliti medicei di Giove e le fasi di Venere.

Sarebbe impossibile in un breve articolo esaminare le numerose configurazioni di un telescopio. Ci limitiamo a dire che esso è formato da un obiettivo di lunga focale ed un oculare, che permette di osservare l’immagine reale prodotta dall’obiettivo. L’obiettivo può essere costituito da lenti (rifrattore), oppure da uno specchio di varia forma (riflettore). Fu Newton a costruire il primo telescopio riflettore, cha aveva il vantaggio di evitare le forti aberrazioni ottiche dei primi rifrattori.

La montatura del telescopio

L’accessorio fondamentaledi un telescopio è la montatura, che sostiene l’ottica e provvede ai suoi movimenti, come il puntamento e l’inseguimento degli oggetti celesti. La montatura deve essere molto stabile e rigida per evitare vibrazioni dello strumento e, nello stesso tempo, deve consentire movimenti fluidi e regolari. Sono due le montature che trovano largo impiego: quella altazimutale e quella equatoriale.

Montatura altazimutale

La montatura altazimutale è certamente quella più semplice da realizzare. Essa consente al telescopio di muoversi secondo due assi perpendicolari fra loro, uno verticale (asse di azimut) ed uno orizzontale (asse di altezza). 

Questa soluzione è utilizzata anche in applicazioni diverse dall’astronomia, come nel caso del treppiedi per fotografia.

La montatura altazimutale presenta due cerchi graduati che fanno riferimento al sistema di coordinate altazimutali: altezza azimut. Quello solidale all’asse orizzontale misura l’altezza (distanza angolare dell’astro dall’orizzonte). Il secondo, solidale all’asse verticale, serve a determinare l’azimut (distanza angolare tra il meridiano locale e il meridiano passante per l’astro).

Le montature altazimutali sono molto diffuse su strumenti ottici come binocoli e cannocchiali terrestri, ad esempio per osservare l’avifauna o altri oggetti posti sopra l’orizzonte, come la cima di una montagna. Il loro impiego prima dell’era digitale risultava, invece, problematico per l’uso astronomico. Per osservare e inseguire un oggetto celeste è infatti necessario cambiare continuamente sia l’azimut che l’altezza, e questo non solo rende necessario motorizzare entrambi gli assi, ma richiede anche un complesso controllo dei loro spostamenti. L’avvento del computer ha reso queste operazioni particolarmente semplici, per cui oggi anche i grandi telescopi professionali hanno prevalentemente una montatura altazimutale.

Montatura equatoriale

La montatura equatoriale è particolarmente adatta per l’uso astronomico. Anche in questo caso sono presenti due assi perpendicolari fra di loro: il primo, detto asse polare, va orientato parallelamente all’asse di rotazione terrestre, il secondo, detto asse di declinazione, è sempre perpendicolare all’asse polare.  

Prima di utilizzare un telescopio con montatura equatoriale è necessario metterlo in postazione (metterlo in polo, stazionarlo, allinearlo), cioè far si che l’asse polare punti esattamente il polo nord celeste. Per effettuare questa non semplice operazione la montatura è provvista di due ulteriori regolazioni in altezza ed in azimut.

Innanzitutto va regolata l’altezza in modo che l’angolo tra l’asse polare e il piano orizzontale corrisponda alla latitudine del luogo di osservazione. Poi va regolato l’azimut in modo che l’asse polare punti il polo nord o, con buona approssimazione, punti la stella polare.

Una volta messo in postazione, per seguire un oggetto celeste nel suo movimento da est verso ovest basterà ruotare lo strumento attorno all’asse polare, muovendolo alla stessa velocità angolare della Terra, ma in senso contrario, in modo che il moto del telescopio compensi quello terrestre.

Per inseguire un astro con una montatura equatoriale, è quindi sufficiente motorizzare il solo asse polare.

La montatura equatoriale fa riferimento alle coordinate equatoriali, che sono l’ascensione retta (AR, detta anche angolo orario) e la declinazione (δ, delta). L’ascensione retta è la distanza angolare tra il meridiano celeste passante per l’astro e il meridiano celeste che passa per il punto d’ariete; la declinazione è la distanza angolare che separa l’astro dall’equatore celeste.

La montatura equatoriale è dotata di due cerchi graduati: il cerchio di AR è solidale all’asse polare e indica l’ascensione retta dell’astro. Il cerchio di declinazione è invece solidale all’asse di declinazione ed indica, appunto, la declinazione dell’astro.

I manuali astronomici e gli atlanti stellari identificano sempre gli oggetti celesti attraverso le loro coordinate equatoriali. Disponendo di una montatura equatoriale perfettamente allineata si può così individuare un oggetto in cielo usando i cerchi graduati.

Con questo spero di aver soddisfatto la curiosità di chi è interessato anche all’osservazione del cielo mediante il telescopio.